混合电极与全膜电容器的金属化膜自愈特性

金属化膜电容器的工作场强高,故其储能密度很高,但因其电极通过喷金方式引出,故其通流能力差。箔式电容器的通流能力强,但不具有自愈特性,故其工作场强低,储能密度也低。混合电极电容器可以兼具两者的优点,能在较高的场强下工作并拥有较大的通流能力。为加深对混合电容器的了解,通过模拟混合电极电容器和全膜金属化膜电容器的工作状况,研究了混合电极中金属化膜的自愈特性。结果表明自愈能量随放电电流的增加而增大;自愈点的直径随放电电压的升高而增加;自愈能量和自愈电流与放电电容大小的相关性小;相同条件下,全膜电容器金属化膜的自愈能量要小于混合电极电容器金属化膜的自愈能量。     

基于金属化膜自愈特性的电容器寿命研究

金属化膜电容器具有高储能密度、高可靠性和高寿命特点。自愈是导致电容器电容量下降的主要原因。笔者分析金属化膜的自愈特性和电容量下降机制,通过研究自愈过程中的自愈面积、自愈能量和击穿电压的关联性,得出电压幅值和电压反峰比对电容器的寿命影响程度并归纳出经验公式。通过对金属化膜电容器的寿命测试,对经验公式中的系数进行拟合。最后得出不同电压幅值和不同电压反峰比下电容器寿命经验型预测公式。     

聚偏氟乙烯基金属化膜电容器自愈特性的研究

聚偏氟乙烯基聚合物是开发高储能密度金属化膜电容器的重要介质之一,而对其自愈特性的研究是提升储能特性的关键。通过对聚偏氟乙烯/聚甲基丙烯酸甲酯共混(PVDF/PMMA)薄膜与金属化膜电容器心子的耐压试验、自愈点形貌表征与自愈能量等效电路计算,与聚丙烯电容心子对比分析了电容器的击穿场强、自愈能量等特性。发现批量化制薄膜的击穿场强相比实验室制薄膜降低约21%;电容心子贯穿性击穿场强为薄膜击穿场强的54%,心子平均自愈面积大于同等容量聚丙烯心子。在此基础上建立了自愈过程等效电路模型,讨论了PVDF/PMMA电容心子自愈机理。     

金属化膜电容器层间压强计算

金属化膜电容器的优点是储能密度高、可靠性高及成本低,其自愈特性和端部通流能力与层间压强有关。笔者用理论方法计算了层间压强,并根据液体表面产生附加压强原理,分析和计算了金属化膜电容器热处理前后层间压强的变化。计算结果表明,电容器的层间压强是由里向外是递减的,经热处理后的压强是热处理前压强的3倍以上。     

金属化膜电容器在模块化多电平换流器工况下温升特性分析

自愈式金属化薄膜电容器由于储能密度高、寿命长、可靠性高而被广泛应用于模块化多电平换流器(MMC)中,温度作为电力电容器寿命与稳定性的主要影响因素成为研究热点。本文基于实际柔性直流输电工程,分析电容器在其运行工况下的热应力。在COMSOL有限元仿真软件中建立金属化薄膜电容器三维温度场仿真模型,对其运行时的温升特性进行研究分析,并进行了试验验证。根据研究结果,金属化膜电容器在MMC换流器子模块中所承受的电流应力和电压应力是相对复杂的交、直流相互叠加的复合变量；电容器最热点位于元件内部,最高温升为11.1℃,外壳温度最热点在侧面,最高温升为7.75℃。为金属化薄膜电容器在MMC换流器中的运行维护提供了参考。     

金属化膜电容器自愈理论及规律研究

主要研究金属化膜电容器的自愈特性及影响自愈过程的关键因素。研究表明,降低自愈放电过程中的自愈能量,是提高金属化膜电容器工作寿命和可靠性的有效途径。通过分析金属化膜自愈的物理过程,采用电测量法对影响自愈过程的各种参数及其相关性规律进行研究。对方阻R>30/□的金属化膜,在场强200V/m时开始出现击穿并发生自愈,在600V/m附近时击穿概率达到80%,电容器在高场强下工作可靠性降低。自愈面积与自愈持续时间随着自愈能量的增加而增加,自愈能量与电压的二次方成正比、与方阻的二次方成反比,采用高方阻金属化膜可有效降低电容量损失,提高电容器寿命。层间压强增大,自愈能量减小,自愈面积和自愈持续时间减小,在这种情况下,电弧易熄灭,降低了电容量损失,提高了电容器工作可靠性。     

金属化膜脉冲电容器寿命测试方法

金属化膜脉冲电容器在脉冲功率装置中得到广泛的应用。当电容器内部出现短暂的薄膜击穿现象时电容器因自愈性能而恢复绝缘,使得电容器的稳定性得到提高。但由于自愈的不断进行,电容量不断减少。金属化膜脉冲电容器以5%的电容量下降作为寿命终结的标志。本文对影响金属化膜脉冲电容器寿命的因素进行了分析,提出了按不同影响因素测试金属化膜脉冲电容器寿命特性的方法,并对此测试方法的原理与主要设备进行了说明。此方法可高效测试金属化膜脉冲电容器的寿命特性,对获取电容器寿命特性以及基于寿命测试而形成寿命预测具有一定的指导意义。     

金属化膜脉冲电容器寿命测试方法

金属化膜脉冲电容器在脉冲功率装置中得到广泛的应用.当电容器内部出现短暂的薄膜击穿现象时电容器因自愈性能而恢复绝缘,使得电容器的稳定性得到提高.但由于自愈的不断进行,电容量不断减少.金属化膜脉冲电容器以5％的电容量下降作为寿命终结的标志.本文对影响金属化膜脉冲电容器寿命的因素进行了分析,提出了按不同影响因素测试金属化膜脉冲电容器寿命特性的方法,并对此测试方法的原理与主要设备进行了说明.此方法可高效测试金属化膜脉冲电容器的寿命特性,对获取电容器寿命特性以及基于寿命测试而形成寿命预测具有一定的指导意义.     

2.7MJ/m~3高储能密度脉冲电容器的研制

为了研制高储能密度电容器,文中对影响电容器性能的关键技术进行了研究。建立自愈平台进行自愈试验,发现提高电容器层间压强可以减小自愈能量,从而提高电容器寿命。通过对分割膜边缘自愈和膜中自愈进行研究,根据电容器的工作场强确定了高储电容器中分割模块数,选择合适的浸渍剂种能密度类及浸渍工艺,提高电容器在高场强下的运行可靠性。根据以上关键技术,研制出了储能密度2.7 MJ/m3的高储能密度脉冲电容器,在工作电压6.6 kV、放电电流11.85 k A下,其寿命为850次。     

应用于DC-Link电容器的金属化膜自愈特性分析

金属化DC-Link电容器较传统电解电容器具有很多优势,如何减少金属化膜电容器在自愈过程中的电容量衰减是一个重要研究课题。文章分析了金属化电容器自愈特性,研究了自愈特性与压强关系,通过自愈特性试验,结果表明压强的增大可减少自愈能量、优化自愈性能、减少自愈面积,对提升DC-Link电容器的性能具有指导意义。